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Parafusos e Conexões Parafusadas

Os membros estruturais de aço são conectados uns aos outros por meio de elementos de enchimento ou conectores que podem ser seções angulares, placas ou mesmo canais de flange paralelos (PFC). Essas são algumas das configurações comuns adotadas nos canteiros de obras, especialmente quando parafusos ou conexões aparafusadas são usados ​​principalmente. Por outro lado, para conexões soldadas, os membros às vezes são conectados diretamente uns aos outros sem quaisquer elementos de preenchimento ou conectores intermediários. Neste artigo, vamos nos concentrar em parafusos (cabeça hexagonal e escareada) e algumas das conexões aparafusadas comuns usadas.

Parafusos hexagonais e escareados

 

 

 

 

 

Instituto Americano de Construção em Aço (AISC)

AISC usa principalmente unidades inglesas (ou seja,, polegada, libras) embora a contraparte SI também seja suportada e disponível. Uma coisa a notar é que as dimensões no sistema inglês são geralmente em incrementos de um quarto de polegada (⅛”) que podem não corresponder exatamente aos do SI.

Comparação do Diâmetro do Parafuso

½”
⅝” M16
¾” M20
⅞” M22
1” M24
1 ⅛” M27
1 ¼” M30
1 ⅜”
1 ½” M36

Parafusos de alta resistência

As especificações para os materiais dos parafusos são cobertas pela American Society for Testing and Materials (ASTM) que são classificados principalmente em dois grupos – Grupo A e B:

Grupo A - ASTM A325, A325M, F1852, A354 Grau BC, e A449

Grupo B — ASTM A490, A490M, F2280, e A354 Grau BD

Além de diferenças e pontos fortes e outras propriedades, estes grupos têm requisitos diferentes para pré-tensão mínima dependendo de seus diâmetros.

 

Eurocódigo 3 (Anexo Nacional do Reino Unido)

O Eurocódigo está inteiramente nas unidades do SI e, como tal,, os parafusos são designados em milímetros (milímetros) com tamanho prefixado com “M”, por exemplo. M16 significa parafuso de 16 mm de diâmetro.

M12
M16
M20
M24
M30

Classes de parafusos – Resistências à tração

Os parafusos Eurocode são classificados com base em suas resistências à tração aproximadas, por exemplo, Aula 4.6 significaria 4 x 6 x 10 = 240 MPa enquanto classe 8.8 tem aproximadamente 640 MPa como sua resistência à tração e assim por diante. Contudo, no cálculo das resistências reais dos parafusos, as capacidades reais são afetadas pela “pré-carga” (ou pretensão em termos de AISC) tensão que em certos casos, pode aumentar a capacidade de carga do parafuso se a quantidade certa de tensão for aplicada.

4.6 M5 – M36
4.8 M1.6 – M16
5.8 M5 – M24
8.8 M1.6 – M36
9.8 M1.6 – M16
10 9 M5 – M36
12 9 M1.6 – M36

 

Notas sobre parafusos hexagonais e escareados

As diferenças na geometria dos parafusos hexagonais e escareados têm efeitos principalmente na capacidade de carga que podem ser evidentes devido a essas diferenças. (veja a figura abaixo do AISC Manual 14th edn, FIG. 7-10)

Figura 1. Espessura efetiva no rolamento de um parafuso escareado

 

Especificações de conexão e furos de parafuso

As conexões aparafusadas podem ser especificadas como bem apertadas, pré-tensionado ou antiderrapante. Estas condições desempenham um grande papel em consideração ao tipo de furos de parafusos usados ​​na conexão. Esses tipos são indicados como padrão (Força de rotação no membro, para um), superdimensionado ou com fenda (curto ou longo) e são adotados com base nas especificações de conexão. Por exemplo, As especificações do RCSC descrevem os requisitos para condições apertadas. Contudo, se a conexão for projetada para certas condições além de bem apertada, tal condição deve ser claramente identificada nos desenhos (ou seja. Requisitos de pré-tensão AISC ou pré-carregamento EN).

além disso, as conexões de deslizamento crítico são importantes no projeto contra rolamentos nos quais os deslizamentos devem ser evitados. Consequentemente, diferentes fatores são aplicados no cálculo da resistência ao escorregamento com base nos tipos de furos, bem como. Na maioria dos casos porém, padrão (Força de rotação no membro) os furos dos parafusos são adotados em conjunto com um nível específico de pré-tensão (pré-carregar).

Bolted Angle Connection (Shear Connection)

Figura 2. Ângulo parafusado – um tipo de conexão de cisalhamento

 

Conexões aparafusadas

Conexões parafusadas, no geral, pode ser usado em ambos os conectores de placa de cisalhamento, como placas de alma, camisetas, ângulos de alma e assento e conexões de momento (rígido, totalmente contido) que comumente usam enchimento, placas de continuidade e emenda. O uso de parafusos requer a adição de um conector intermediário ou elemento de conexão, como os mencionados.

Bolted Flange Plate (Moment Connection)
Figura 3.
Conexão da placa de flange aparafusada

 

Em teoria, há muitas maneiras de configurar uma combinação de configurações de conexão. Contudo, por motivos práticos, ou seja. construtibilidade e fabricação, certos tipos de conexão são mais favorecidos do que outros e, portanto, mais amplamente adotados. Aqui estão alguns dos tipos de conexão comuns que envolvem parafusos junto com suas breves descrições:

 

Cisalhamento (Simples) Conexões

  1. Placa Simples/Dupla (Tab ou Fin) – usa placa(s) para conectar uma alma de viga com o membro de suporte (viga ou coluna); um lado geralmente requer uma solda na borda da placa enquanto os parafusos são usados ​​para conectar (No colo) para a teia do feixe
  2. Ângulo Único / Duplo – semelhante a placas, os ângulos podem ser conectados da mesma maneira, embora seja possível usar parafusos inteiramente em ambos os lados da conexão
  3. Ângulo do assento – como o nome sugere, uma seção angular é usada para suportar os flanges (ou planos/paredes para seções fechadas) de membros apoiados (por exemplo. flanges de vigas) onde poderia “sentar-se”. Os parafusos podem ser usados ​​inteiramente neste tipo de conexão

Momento (Restringido) Conexões

  1. Placas de flange – em conjunto com uma conexão de cisalhamento especificada, placas de flange são empregadas para fornecer continuidade a flanges enquadrados em colunas de pórticos resistentes a momentos ou mais geralmente em emendas de membros.
  2. Colar e placas passantes – este tipo de conexão é encontrado em HSS (RHS ou CHS) colunas que fazem parte de um sistema de pórtico resistente ao momento. A principal diferença é que as placas de passagem cortam “através” da coluna enquanto as placas de colar são inseridas, muito parecido com "desgastado" pela coluna como um colar em uma camisa. Ambos são tipos de conexão caros para fabricar devido aos meandros da conexão.

 

Referências:

[1] Instituto Americano de Construção em Aço (AISC). (2016). Para mais informações sobre o módulo de conexão ou conexões de momento em geral. Chicago, A 60601-6204

[2] Instituto Americano de Construção em Aço (AISC). (2011). Manual de construção em aço. 14ª Ed. Chicago, A 60601-6204

[3] O Steel Construction Institute e a British Constructional Steelwork Association. (2014). Juntas em Construção em Aço Juntas Simples ao Eurocódigo 3. Ascot SL5 7QN; Londres SW1A 2ES, Reino Unido

[4] O Steel Construction Institute e a British Constructional Steelwork Association. (2014). Juntas em Construção de Aço Juntas Resistentes ao Momento para Eurocode 3. Ascot SL5 7QN; Londres SW1A 2ES, Reino Unido

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